CN111263320A - 一种通过短信进行时钟同步的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种通过短信进行时钟同步的方法，包括：1)，系统编辑一条短信；2)，系统将所述短信发送给自己，同时记下当前时间值T1；3)，系统以预定的时间间隔周期性地尝试接收短信；4)，系统在预定时间内收到合法短信，则通过接受到的短信时间来更新系统时间。本发明还提出一种通过短信进行时钟同步的装置。本发明在不增加系统成本和复杂度的情况下，通过一种逻辑和算法，更新系统时钟使之尽量精准。

Description

一种通过短信进行时钟同步的方法和装置

技术领域

本发明涉及时钟同步技术领域，更具体地，涉及一种通过短信进行时钟同步的方法和装置。

背景技术

在嵌入式控制系统中，时钟同步方法是重要的环节，涉及定时事件的触发，设备运行状态的分析等。

为得到精确的时钟可采用GPS/北斗模组校时、计算机网络时间同步等方式，为了使得传统无线通信系统也可获得高精度的时钟，可采用网络校时和无线授时相结合的方式。上述方法要求嵌入式系统植入GPS/北斗模组，这无疑增加系统成本；而网络校时方式要求系统支持TCP/IP协议，这增加了系统的复杂度。

SMS(Short Messaging Service)即：短信服务，是最早的短消息业务，通过它移动电话之间可以互相收发短信，短信内容以文本、数字或二进制非文本数据为主。

参照图1，简要描述短信服务的功能实体。其中，UE(User Equipment)表示用户设备，即手机端；SMS Service Center，简称SC，表示短信业务中心；SME(Short MessageEntity)表示短信存储实体。SMS属于Point to Point，即端对端的服务，其业务流程就是从UE端到SC，再从SC到UE端的过程。UE端既是业务的起点，也是业务的终点，其主要负责与用户进行交互，及时响应用户和网络的请求，而SC则起到了中继和转存短信的功能。

例如，UE1发起短信服务，在手机端编辑短信内容然后通过手机网络发送出去，发送的短信报文包含：发送方的身份标识，接收端UE2的手机号，以及短信正文。短信通过SMS网关中转到SC，SC首先给短信产生一个接收时间标记，然后将短信报文连同接收时间标记存储到SME中。SC根据短信接收端UE2的手机号，选定SMS网关转发短信，转发的短信报文包含：发送方身份标识，短信正文，以及SC接收时间标记。当短信接收端UE2由于关机等原因不可达时，SME存储短信以便UE2可达时转发短信。但是存储短信具有一定的有效期(比如：48小时)，超过规定的有效期，短信视为过期而被SME删除。

由于接收的短信包含SC接收时间标记，因此可以据此更新系统时钟。

有时因为短信接收端无线信号不好、短信存储空间满等原因，会导致短信接收延迟。另外，短信在网络侧不同实体间转发处理时也可能存在一定的时延(大于10秒)。因此，在接收的短信中可以看到，SC打上的接收时间标记，与当前时间可能相差很多。

因此，简单的根据接收短信中的时间标记来同步时钟，实际可能与标准时间偏差很大(大于10秒)，不具有参考意义。

移动电话收到的短信中，所标记的时间是短信业务中心SC从短信发送端收到短信时的时间，而短信业务中心SC转发这条短信到接收端这个过程会产生一定的延迟，有时延迟会相当大。这样，简单的根据短信中标记的时间来同步系统时钟的做法，有时会产生较大误差，对时间精度要求较高的系统来说，这种方法不可靠。

发明内容

本发明针对短信接收延迟误差不可控的特点，提出一种通过短信进行时钟同步的装置，包括：CPU，所述CPU包括主控模块和FLASH，所述主控模块能够访问所述FLASH进行参数的存储和读取；SMS通信模块，其连接有SIM卡；其中所述主控模块能够执行计算机程序，所述计算机程序被执行时，所述主控模块完成如下步骤：

1)，主控模块编辑一条短信；

2)，主控模块将所述短信通过SMS通信模块发送给自己，同时记下当前时间值T1；

3)，主控模块以预定的时间间隔周期性地尝试接收短信；

4)，主控模块在预定时间内收到合法短信，则通过接收到的短信时间来更新系统时间。

本发明还提出一种通过短信进行时钟同步的方法，包括：

1)，系统编辑一条短信；

2)，系统将所述短信发送给自己，同时记下当前时间值T1；

3)，系统以预定的时间间隔周期性地尝试接收短信；

4)，系统在预定时间内收到合法短信，则通过接受到的短信时间来更新系统时间。

本发明的有益效果为：本发明提出一种通过收发短信进行时钟同步的方法和装置，在不增加系统成本和复杂度的情况下，通过一种逻辑和算法，更新系统时钟使之尽量精准。

本发明考虑到短信收发时延的不确定性，更新系统时钟时将短信收发时延作为参数；同时通过周期性的更新系统时钟，反复校准，在很大程度上抵消系统运行的时间偏差，为系统持续提供尽量精准的时间。

本发明经过实验，采用中国移动、中国联通和中国电信的具有短信收发功能的SIM卡，通过发送和接收短信，设定超时时间RP*RT为10秒，计算短信收发时延，进而更新系统时钟，时钟校准误差在4秒以内。

附图说明

为了更容易理解本发明，将通过参照附图中示出的具体实施方式更详细地描述本发明。这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，不应认为对本发明保护范围的限制。

图1为短信服务的功能实体示意图。

图2为本发明的装置的结构原理图。

图3为本发明的方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的实施方式，其中相同的部件用相同的附图标记表示。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合。

如图2所示，本发明提出的一种通过短信进行时钟同步的装置，包括：CPU(包括主控模块和FLASH)，电源模块，SMS通信模块和SIM卡。其中，电源模块为CPU和SMS通信模块供电。CPU中的主控模块能够进行数据处理和程序运行，当程序运行时实现如下所述的时钟同步的方法步骤。所述时钟同步方法中涉及的参数设置、算法输出结果存储在FLASH中。SMS通信模块连接到SIM卡，SMS通信模块实现短信的收发，SMS通信模块具有短信收发接口，以连接到主控模块。

使用时，给装置插入有收发短信功能的SIM卡并接好天线。装置上电进行初始化工作，配置SIM卡手机号码等参数。

主控模块编辑一条短信，短信内容是一个顺序递增的序列号，序列号初始值从FLASH中读取(可以预先配置)。在FLASH中，可以存储如下参数：

1)初始序列号(SN)：用于填充短信的文本内容，例如“00001”

2)接收短信间隔(RP)：等待接收短信的时间间隔，如：1秒。

3)接收短信最多尝试次数(RT)：每次发送短信后，尝试接收短信的最大次数，如：10次。这个参数乘以接收短信间隔，确定每次收发短信的最大等待时间。

4)发送短信最大尝试次数(ST)：发送短信后，在预定时间内没有收到短信时，会尝试再次发送短信，这个参数设定总的尝试次数，如：3次。

5)时钟更新周期(UT)：这个参数设定时钟同步逻辑周期性执行的间隔时间，如：12小时。

主控模块通过SMS通信模块将所述短信发送给自己，即所述SIM卡的手机号，同时记下系统当前时间值T1。

主控模块以预定的时间间隔(如:1秒)周期性地尝试接收短信。如果在接收短信的预定合法时间(如：10秒)内没有收到这条短信，则再次发送一条短信，短信内容中序列号增加1，短信接收方号码依然是自己的手机号，直至收到短信，或者尝试的次数达到预设最大尝试次数(如：3次)。

序列号递增(例如加1)，用于区分不同的短信，防止短信接收延迟大，以至下一条短信发出后，收到了上一条发出的短信(如果收到上一条发出的短信，则应该丢弃掉)，造成接收短信和发送短信的错误匹配。

当主控模块接收到短信时，查看是否是上一条发出的短信，如果是，则记下当前的时间T2，同时读出短信中的时间标记TS，该时间标记是短信业务中心SC从短信发送方接收到短信时的时间。如果不是上一条发出的短信，例如是上上次发的短信，则丢弃该收到的短信。也就是说，根据序列号来匹配，如果发送了1号、2号短信，之后收到1号短信，那么丢弃收到的1号短信，继续等待接收2号短信，而不是发送3号短信。只有当2号短信接收超时，才发送3号短信。

另外，收发短信匹配上，除了要匹配序列号，对接收到的短信还要校验短信发送方是否是自己，如果不是自己，也丢弃掉。如：可能接收到垃圾短信等。因为校时短信是自己发给自己的，其他号码发来的短信都需要丢弃掉。

短信匹配的示例如下：主控模块发送了第一条短信，短信序列号为1。主控模块收到了一条短信，该短信序列号为1，则发送短信和接收短信匹配成功。如果主控模块发送了第一条短信SM1，序列号为1；10秒后发送了第二条短信SM2，序列号为2。由于信道拥塞或网络延迟，主控模块收到了先收到SM2，该短信序列号为2，则发送短信和接收短信匹配成功。但是如果主控模块在依次发送SM1和SM2后，先收到了SM1，则最近发送的短信SM2和接收到的短信SM1匹配不成功，丢弃收到的SM1，继续等待接收SM2。

主控模块计算短信从发出到收到之间的往返时间间隔D＝T2-T1；则短信收发的单向时间间隔为D/2。由此计算出更新的系统时间T＝TS+D/2，并计算系统当前时间T2与T之间的偏差TD＝ABS(T2–T)，ABS表示取绝对值。之后，主控模块根据算出的时间T更新系统时钟，并将T和TD记录到FLASH中。

主控模块以预定的更新周期(例如：12小时)，进行时钟更新的操作。每次更新正常获取到T和D时后，主控模块根据算出的时间T更新系统时钟，计算时间偏差TD，并将T和TD记录到FLASH中。

此算法在运行的过程中，可根据系统运行时间偏差TD的值，动态优化参数时钟更新周期UT的配置。例如：系统时钟运行偏差TD>＝60秒，可以将时钟更新周期UT设小，如：1小时；当系统时钟运行偏差TD<＝5秒，可将时钟更新周期UT设大，如：24小时。具体调整UT的界限值，可以根据实际系统对时钟精准度的要求设置，这样使系统能更及时的校准时钟。

本发明还提出一种通过短信进行时钟同步的方法，下面参照图3进行描述。

S1，系统编辑一条短信，短信内容是一个顺序递增(例如序列号每发送一次加1)的序列号，序列号初始值从FLASH中读取(可以预先配置)。在FLASH中，可以存储如下参数：

1)初始序列号(SN)：用于填充短信的文本内容，例如“00001”

2)接收短信间隔(RP)：等待接收短信的时间间隔，如：1秒。

3)接收短信最多尝试次数(RT)：每次发送短信后，尝试接收短信的最大次数，如：10次。这个参数乘以接收短信间隔，确定每次收发短信的最大等待时间。

4)发送短信最大尝试次数(ST)：发送短信后，在预定时间内没有收到短信时，会尝试再次发送短信，这个参数设定总的尝试次数，如：3次。

5)时钟更新周期(UT)：这个参数设定时钟同步逻辑周期性执行的间隔时间，如：12小时。

S2，系统将所述短信发送给自己，同时记下系统当前时间值T1。

S3，系统以预定的接收短信间隔RP(如:1秒)周期性地尝试接收短信。

S4，系统在预定时间(如：10秒)内收到合法短信，则跳转到S6，否则跳转到S5。

S5，系统判断发送短信的次数是否达到发送短信最大尝试次数ST(如：3次)，如果没有达到，则跳转到S1；如果达到则跳转到S8。在S8中，系统可以进行其他操作，所述其他操作与本发明的技术方案无关，不进行描述。优选地，在S8进行完其他操作后，可以跳转到S7进行周期性地更新系统时间。

S6，更新系统时间：当系统接收到短信时，记下系统当前时间T2，同时读出短信中的时间标记TS，该时间标记是短信业务中心SC从短信发送方接收到短信时的时间。

系统计算短信从发出到收到之间的往返时间间隔D＝T2-T1，那么短信收发的单向时间间隔为D/2，由此计算出更新的系统时间T＝TS+D/2，并计算系统当前时间T2与T之间的偏差TD＝ABS(T2–T)，ABS表示取绝对值。之后，系统根据算出的时间T更新系统时钟，并将T和TD记录到FLASH中。

优选地，本发明的方法还包括步骤S7，在S7，系统以预定的时钟更新周期(例如：12小时)跳转到步骤S1，进行时钟更新的操作。每次更新正常获取到T和D时后，系统根据算出的时间T更新系统时钟，计算时间偏差TD，并将T和TD记录到FLASH中。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种通过短信进行时钟同步的方法，其特征在于，包括：

1)，系统编辑一条短信；

2)，系统将所述短信发送给自己，同时记下当前时间值T1；

3)，系统以预定的时间间隔周期性地尝试接收短信；

4)，系统在预定时间内收到合法短信，则通过接受到的短信时间来更新系统时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述更新系统时间的步骤包括：

a)，当系统接收到短信时，记下系统当前时间T2，同时读出短信中的时间标记TS，该时间标记是短信业务中心SC从短信发送方接收到短信时的时间；

b)，系统计算短信从发出到收到之间的往返时间间隔D＝T2-T1，短信收发的单向时间间隔为D/2，计算出更新的系统时间T＝TS+D/2，计算系统当前时间T2与T之间的时间偏差TD＝|T2–T|；

c)，系统根据算出的时间T更新系统时钟。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述更新系统时间的步骤包括：

d)，系统将更新的系统时间T和时间偏差TD记录到FLASH中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述更新系统时间的步骤包括：

5)，在更新系统时钟后，系统以预定的时钟更新周期跳转到步骤S1，进行时钟更新的操作。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述更新系统时间的步骤包括：

在1)中短信内容是一个顺序递增的序列号。

6.一种通过短信进行时钟同步的装置，其特征在于，包括：

CPU，所述CPU包括主控模块和FLASH，所述主控模块能够访问所述FLASH进行参数的存储和读取；

SMS通信模块，其连接有SIM卡；

所述主控模块能够执行计算机程序，所述计算机程序被执行时，所述主控模块完成如下步骤：

1)，主控模块编辑一条短信；

2)，主控模块将所述短信通过SMS通信模块发送给自己，同时记下当前时间值T1；

3)，主控模块以预定的时间间隔周期性地尝试接收短信；

4)，主控模块在预定时间内收到合法短信，则通过接受到的短信时间来更新系统时间。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述更新系统时间的步骤包括：

a)，当主控模块接收到短信时，记下系统当前时间T2，同时读出短信中的时间标记TS，该时间标记是短信业务中心SC从短信发送方接收到短信时的时间；

b)，主控模块计算短信从发出到收到之间的往返时间间隔D＝T2-T1，短信收发的单向时间间隔为D/2，计算出更新的系统时间T＝TS+D/2，计算系统当前时间T2与T之间的时间偏差TD＝|T2–T|；

c)，主控模块根据算出的时间T更新系统时钟。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述更新系统时间的步骤包括：

d)，主控模块将更新的系统时间T和时间偏差TD记录到FLASH中。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述更新系统时间的步骤包括：

5)，在更新系统时钟后，主控模块以预定的时钟更新周期跳转到步骤S1，进行时钟更新的操作。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

主控模块编辑的短信内容是一个顺序递增的序列号，如果接收短信和发送短信的序列号不一样，则丢弃该接收短信，继续等待接收与当前发送短信序列号相同的短信，即等待接收最近发送的短信；以及，

主控模块接收短信时，还校验这条短信的发送方是否是自己的手机号码，如果不是，则丢弃掉这条短信，继续等待接收合法短信。

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